CZ333195A3 - Process of burning volatile organic components in operating gas and apparatus for making the same - Google Patents
Process of burning volatile organic components in operating gas and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ333195A3 CZ333195A3 CZ953331A CZ333195A CZ333195A3 CZ 333195 A3 CZ333195 A3 CZ 333195A3 CZ 953331 A CZ953331 A CZ 953331A CZ 333195 A CZ333195 A CZ 333195A CZ 333195 A3 CZ333195 A3 CZ 333195A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- burner
- working gas
- inlet
- combustion chamber
- fuel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
- F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
- F23G2207/102—Arrangement of sensing devices for pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/20—Waste supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
Oblast techniky - -: — iTechnical Field - - : - i
Vynález se týká hořáku na spalování oxidovatelných sTč?- žek v pracovním plynu a způsobu spalování paliv. V přednostním provedení se předložený vynález týká hořáku pro tepelné zařízení dodatečného spalování typicky používaného v tiskařském průmyslu pro spalování odpadních látek obsahujících složky škodlivé pro životní prostředí. Vynález se dále týká způsobu spalování paliv takovým hořákem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a burner for the combustion of oxidizable particles in a working gas and to a method for burning fuels. In a preferred embodiment, the present invention relates to a burner for a post-combustion thermal device typically used in the printing industry for the combustion of waste materials containing environmentally harmful components. The invention further relates to a method for burning fuels with such a burner.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
V minulosti úvahy o životním prostředí požadovaly, aby odpadní látky vypouštěné do ovzduší obsahovaly velmi nízké hladiny škodlivých látek. Národní a mezinárodní pravidla emise ΝΟχ byla velmi zpřísněna.In the past, environmental considerations demanded that waste substances discharged into the atmosphere contain very low levels of harmful substances. National and international rules of the emiseχ issue were very tightened.
Emise ΝΟχ se typicky vytvářejí následujícím způsobem.ΝΟχ emissions are typically generated as follows.
ΝΟχ z paliva se vyvíjejí uvolňováním chemicky vázaného dusíku v palivech během procesu spalování. Tepelný ΝΟχ se vyvíjí udržováním procesního proudu obsahujícího molekulární kyslík a dusík při zvýšených teplotách v plameni nebo za ním. Čím delší je perioda styku nebo čím vyšší je teplota, tím vyšší je vyvíjení ΝΟχ. Největší podíl NO^ vyvíjený procesem je tepelný ΝΟχ. Okamžitý ΝΟχ je vyvíjen atmosférickým kyslíkem a dusíkem v hlavním spalovacím pásmu, kde je proces bohatý na volné radikály. Tato emise může být až 30% celkového množství v závislosti na koncentraci přítomných radikálů.ΝΟχ from fuel develop by the release of chemically bound nitrogen in the fuels during the combustion process. Thermal ΝΟχ develops by maintaining a process stream containing molecular oxygen and nitrogen at elevated temperatures in the flame or beyond. The longer the period of contact or the higher the temperature, the higher the ΝΟχ development. The largest proportion of NO ^ produced by the process is thermal ΝΟχ. The instantaneous ΝΟχ is generated by atmospheric oxygen and nitrogen in the main combustion zone, where the process is rich in free radicals. This emission may be up to 30% of the total amount depending on the concentration of radicals present.
K zajištění schopnosti vývoje tepelné oxidace jako techniky kontroly těkavých organických sloučenin je třeba vyvíjet hořáky se sníženou emisí ΝΟχ.To ensure the ability to develop thermal oxidation as a volatile organic compound control technique, ΝΟχ reduced burners need to be developed.
Úkolem předloženého vynálezu tudíž je vytvořit hořák na surový plyn, který by minimalizoval vyvíjení ΝΟχ řízením podmínek, které vedou k vyvíjení ΝΟχ.It is therefore an object of the present invention to provide a raw gas burner that minimizes vyvíjχ generation by controlling the conditions that lead to ΝΟχ generation.
spočívá v tom, že má směšovací komoru mající přívodní trubku paliva a vtokový otvor pracovního plynu Á má spalovací komoru spojenou se směšovací komorou, přičemž/směšovací komora obsatok směsi ze směšovací komory a vtolg do spalovací komory.characterized in that it has a mixing chamber having a fuel inlet pipe and a working gas inlet aperture A having a combustion chamber connected to the mixing chamber, wherein the mixing chamber is a bypass of the mixture from the mixing chamber and vtolg into the combustion chamber.
Podle výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací ústrojí obsahuje generátor varu mající lopatky.According to a preferred embodiment of the present invention, the mixing device comprises a boiling generator having vanes.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací komory při stálé rychlosti.According to another preferred embodiment of the present invention, the mixing chambers at a constant speed.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu ústrojí způsobující vtok obsahuje trysku mající nastavitelné otvory k vypouštění paliva/According to a further preferred embodiment of the present invention, the inlet device comprises a nozzle having adjustable fuel discharge openings.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu hořák obsahuje regulační ústrojí množství pracovního plynu vtékajícího vtokem pracxrvního plynu do směšovací komory.According to a further preferred embodiment of the present invention, the burner comprises a control means for the amount of working gas flowing through the working gas inlet into the mixing chamber.
Podle dalšího výnodného provedení předloženého vynálezu vtok pracovního plynu obsahuje ústrojí způsobující tangenciální vtok pracovního plynu do směšovací komory .According to a further preferred embodiment of the present invention, the working gas inlet comprises a means for causing a tangential working gas inlet into the mixing chamber.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtok paliva obsahuje přívodní trubku mající nastavitelnou výtokovou trysku./ směšovací komora a spalovací komora jsou dimensovány tak, že mezi nimi je skoková změna průměru.According to another preferred embodiment of the present invention, the fuel inlet comprises a lance having an adjustable discharge nozzle. The mixing chamber and the combustion chamber are sized so that there is a step change in diameter between them.
Vynález/dále vytváří zařízení pro spalování hořlavých látek v pracovním plynu, obsahující hlavní spalovací komoru a přívod pracovního plynu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje plamenec mající vtok ve spojení s přívodem pracovního plynu a výtok spojený s hlavní spalovací komorou, hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 8 a pohybové ústrojí lineárního pohy/bu hořáku vzhledem k plamenci.The invention further provides an apparatus for combusting flammable substances in a working gas, comprising a main combustion chamber and a working gas supply, comprising a flame having an inlet in communication with the working gas inlet and an outlet connected to the main combustion chamber, a burner according to any of claims 1 to 8 and a linear torch movement mechanism relative to the flame tube.
-3Podle výhodného provedení předloženého vyhálezu spalovací komora má vnější průměr menší než je vtok plamence, takže mezi spalovací komorou a vtokem plamence je prstenovitý otvor, jehož rozměry jsou proměnlivé vzájemným pohybem mezi spalovací komorou a plamencem. /According to a preferred embodiment of the present invention, the combustion chamber has an outer diameter smaller than the inlet of the flame tube so that there is an annular opening between the combustion chamber and the inlet of the flame tube, the dimensions of which vary by relative movement between the combustion chamber and the flame tube. /
Vynález dále vytváří způsob spaldvání hořlavých látek v pracovním plynu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvoří zařízení dodatečného spalování mající spalovací komoru, plamenec mající výtok ve spojení sy spalovací komorou, vtok pracovního plynu spojený se vtokem/plamence a hořák obsahující směšovací komoru se vtokem hořákového paliva a vtokem pracovního plynu a spalovací komoru/ ve spojení se směšovací komorou, která obsahuje směšovací ústrojí paliva a pracovního plynu způsobující výtok směsi/ze směšovací komory a vtok do spalovací komory, snímá se tlak ve vtoku pracovního plynu, snímá se tlak v plamenci, srovnává se snímaný tlak ve vtoku pracovního plynu s tlakem v/plamenci, a řídí se množství pracovního plynu vtékajícího oo vtoku paliva na základě srovnávání tlaků. /The invention further provides a method for combusting flammable substances in a working gas, comprising providing a post-combustion apparatus having a combustion chamber, a flame tube having an outlet communicating with the combustion chamber, a working gas inlet connected to the inlet / flame tube and a burner comprising a mixing chamber. a burner fuel inlet and a working gas inlet and a combustion chamber / in conjunction with a mixing chamber comprising a fuel / working gas mixing device causing the mixture to flow out of the mixing chamber and an inlet to the combustion chamber; to the flame, comparing the sensed pressure in the working gas inlet to the pressure in / the flame, and controlling the amount of working gas entering the fuel inlet based on the pressure comparison. /
Podle výhodného provedení předloženého vynálezu se množství pracovního plynu vtékající' vtokem paliva řídí řízením rozdílu tlaků mezi/vtokem pracovního plynu a plamencem.According to a preferred embodiment of the present invention, the amount of working gas flowing through the fuel inlet is controlled by controlling the pressure difference between the working gas inlet and the flame tube.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu se rozdíl tlaků řídí pohybem spalovací komory a směšovací komory přímočaře vzhledem k plamenci.According to another preferred embodiment of the present invention, the pressure difference is controlled by moving the combustion chamber and the mixing chamber in a straight line with respect to the flame tube.
Těmito opatřeními podle vynálezu je vytvořen hořák na surový plyn, který maximálně zvyšuje účinnost spalování v hořáku, minimalizuje dobu prodlení a snižuje nebo odstraňuje styk plamene s pracovním plynem s minimálním vyvíjením Ν0χ. Hořák podle předloženého vynálezu splňuje nebo překračuje ve světě platné normy emisí Ν0χ a CO v zařízeních vyvíjejících teplo. /By these measures according to the invention, a raw gas burner is created which maximally increases the combustion efficiency in the burner, minimizes the residence time and reduces or eliminates flame contact with the working gas with a minimum evolution of 0 χ . The burner of the present invention meets or exceeds the applicable platné0 χ and CO emission standards in the world in heat generating plants. /
Tok praccřvního plynu jako například ze studené strany výměníku tepla/ sdruženého s tepelným oxidačním zařízením či podobným, jaké je popsáno v patentovém spisu Spojených států οWorking gas flow, such as from the cold side of the heat exchanger / associated with a thermal oxidizer or the like, as described in the US patent ο
αα
CZX > pa Ί οψ « n iCZX> pa Ί οψ «n i
MM-- ncMM-- nc
ο caο ca
UJ.UJ.
cr>cr>
kavých organických složek v pracovním plynu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvoří ústrojí dodatečného spalování mající spalovací komoru, plamenec mající výtok ve spojení se spalovací komorou, vtok spojený se vtokem plamence a hořák obsahující směšovací komoru s přívodní trubkou paliva a vtokovým otvorem pracovního plynu a spalovací komoru ve spojení se směšovací komorou, která obsahuje směšovací ústrojí paliva a pracovního plynu způsobující výtok směsi ze směšovací komory a vtok do· spalovací komory, snímá se tlak ve vtoku pracovního plynu, snímá se tlak v plamenci, srovnává se snímaný tlak ve vtoku pracovního plynu s tlakem v plamenci, a řídí se množství pracovního plynu vtékajícího do vtoku paliva na základě srovnávání tlaků.The process comprises providing a post-combustion apparatus having a combustion chamber, a flame tube having an outlet in communication with the combustion chamber, an inlet connected to the inlet of the flame tube, and a burner comprising a mixing chamber with a fuel supply pipe and an inlet opening of the working gas. gas and a combustion chamber in conjunction with a mixing chamber comprising a fuel and working gas mixing device causing the mixture to flow out of the mixing chamber and the combustion chamber inlet, the working gas inlet pressure is sensed, the flame pressure is sensed, the working gas inlet at the pressure in the flame tube, and the amount of working gas flowing into the fuel inlet is controlled by comparing the pressures.
Podle výhodného provedení předloženého vynálezu množství pracovního· plynu vtékající vtokem paliva se řídí řízením rozdílu tlaků mezi vtokem pracovního plynu a plamencem.According to a preferred embodiment of the present invention, the amount of working gas flowing through the fuel inlet is controlled by controlling the pressure difference between the working gas inlet and the flame tube.
Podle dalšího· výhodného provedení předloženého· vynálezu rozdíl tlaků se řídí pohybem spalovací komory a směšovací komory přímočaře vzhledem k plamenci.According to another preferred embodiment of the present invention, the pressure difference is controlled by the movement of the combustion chamber and the mixing chamber in a straight line with respect to the flame tube.
Předložený vynález dále vytváří zařízení k provádění způsobu definovaného výše, ke spalování těk’avých organických látek v pracovním plynu mající hořák, jehož podstata spočívá v tom, že má směšovací komoru mající přívodní trubku paliva a vtokový otvor pracovního plynu a má spalovací komoru spojenou se směšovací komorou, přičemž směšovací komora obsahuje směšovací ústrojí paliva spojené se vtokovým otvorem pracovního plynu pro směšování paliva a pracovního plynu a výtok směsi ze směšovací komory a vtok do spalovací komory (50).The present invention further provides an apparatus for carrying out the method defined above for combusting volatile organic compounds in a working gas having a burner comprising the mixing chamber having a fuel supply pipe and the working gas inlet and having a combustion chamber connected to the mixing chamber. the mixing chamber comprising a fuel mixing means connected to a working gas inlet opening for mixing fuel and working gas and a mixture outlet from the mixing chamber and an inlet to the combustion chamber (50).
Podle výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací ústrojí obsahuje generátor víru mající lopatky.According to a preferred embodiment of the present invention, the mixing device comprises a vortex generator having vanes.
Podle dalšího výhodného· provedení předloženého vynálezu zařízení obsahuje ústrojí způsobující vtok paliva do^ ?sovací komory při stálé rychlosti.According to a further preferred embodiment of the present invention, the device comprises a means for causing fuel to enter the intake chamber at a constant speed.
JUDr. P?*r KALŽNSKÝ advokátJUDr. P? * R KALŽNSKÝ lawyer
4UV0KATV: A-o4UV0KATV: A-o
Kaikovi ;Kaikovi;
00 Praha Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu ústrojí způsobující vtok obsahuje trysku mající nastavitelné otvory k. vypouštění paliva.According to another preferred embodiment of the present invention, the inlet device comprises a nozzle having adjustable orifices for discharging fuel.
provedení předloženého vynálezu strojí množství pracovního plynu pracovního plynu do směšovacíAn embodiment of the present invention machines the amount of working gas of the working gas into a mixing gas
Podle dalšího výhodného zařízení obsahuje regulační ú vtékajícího vtokovým otvorem komory.According to a further preferred device, the regulating flow through the inlet opening of the chamber comprises a chamber.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtokový otvor pracovního plynu obsahuje ústrojí způsobující tangenciální vtok. pracovního plynu do směšovací komory.According to another preferred embodiment of the present invention, the working gas inlet comprises a tangential inlet device. working gas into the mixing chamber.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtok. paliva obsahuje přívodní trubku mající nastavitelnou vý— t o k. o v o u trysk, u.According to another preferred embodiment of the present invention, the inlet. The fuel comprises a lance having an adjustable nozzle outlet.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací komora a spalovací komora jsou dimensovány tak, že mezi nimi je skoková změna průměru.According to another preferred embodiment of the present invention, the mixing chamber and the combustion chamber are sized such that there is a step change in diameter between them.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu je hořák umístěn v. dutině vymezující hlavní spalovací komoru a přívod pracovního plynu a obsahuje plamenec mající vtok ve spojení s přívodem pracovního plynu a výpusť spojenou s hlavní spalovací komorou a obsahuje pohybové ústrojí lineárního pohybu hořáku vzhledem k plamenci.According to another preferred embodiment of the present invention, the burner is disposed in a cavity defining a main combustion chamber and a working gas supply and comprises a flame tube having an inlet in communication with the working gas supply and an outlet connected to the main combustion chamber.
Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu spalovací komora má vnější průměr menší než je vtok plamence, takže mezi spalovací komorou a vtokem plamence je prstenovitý otvor, jehož rozměry jsou proměnlivé vzájemným pohybem mezi spalovací komorou a plamencem.According to another preferred embodiment of the present invention, the combustion chamber has an outer diameter smaller than the inlet of the flame tube, so that there is an annular opening between the combustion chamber and the inlet of the flame tube, the dimensions of which vary by relative movement between the combustion chamber and the flame tube.
Těmito opatřeními podle vynálezu je vytvořen hořák na surový plyn, který maximálně zvyšuje účinnost spalování v hořáku, minimalizuje dobu prodlení a snižuje nebo odstraňuje styk plamene s pracovním plynem sBy these measures according to the invention, a raw gas burner is provided which maximally increases the combustion efficiency in the burner, minimizes the residence time and reduces or eliminates flame contact with the working gas.
Hořák podle předloženého vynálezu světě platné normy emisí a CO v generátorech tepla.The burner according to the present invention has the world applicable emission and CO standards in heat generators.
Tok pracovního plynu jako například ze studené strany výměníku tepla sdruženého s tepelným oxidačním zařízením či podobným, jaké je popsáno v patentovém spisu Spojený) írstátů minimálním vyvíjením NOx. splňuje nebo překračuje veWorking gas flow, such as from the cold side of a heat exchanger associated with a thermal oxidizing device or the like, as described in the United States Patent, by minimal NOx generation. meets or exceeds in
;j£laí<;
IAND
I jUOr. Pr*' ČLENSKÝ a d v o k á.I jUOr. P r * 'MEMBER Advocate á.
-4amerických číslo 4,850,857, je řízen do hořáku a kolem něho. Část pracovního plynu řízená do hořáku zajišťuje nutný kyslík pro spalování paliva. Část pracovního plynu, která neprotéká hořákem, zajišťuje chlazení vnějšího povrchu hořáku. Množství pracovního plynu vtékající do hořáku je řízeno v závislosti na úbytku tlaku působeném sestavou hořáku. Úbytek tlaku je naopak regulován jedním nebo několika vnějšími tlumiči, vnitřním tlumičem a pohybem hořáku vzhledem k zařízení, ve kterém je umístěn.-4 American number 4,850,857, is driven into and around the burner. The part of the working gas controlled into the burner provides the necessary oxygen for the combustion of the fuel. The portion of the working gas that does not flow through the burner provides cooling of the outer surface of the burner. The amount of working gas flowing into the burner is controlled depending on the pressure drop caused by the burner assembly. The pressure drop is in turn controlled by one or more external dampers, an internal dampener and the movement of the burner relative to the device in which it is located.
Pracovní plyn vtékající do hořáku je nucen vířit použitím generátoru víru. To zajišťuje důkladné promíchání paliva a pracovního plynu a má také za následek stabilní plamen u§ vnitř spalovací komory. Palivo přiváděné do hořáku stálou rychlostí vstupuje do vířícího plynu u dna sestavy hořáku a do středu vířícího pracovního plynu. Přednostně se používá plynné palivo, které neobsahuje žádný chemicky vázaný dusík. Palivo se smíchává s pracovním plynem a směs paliva a pracovního plynu postupuje do spalovacího oddílu hořáku, kde je vířivý proud recirkulován. Tato recirkulace zajišťuje úplné spálení paliva ve spalovací komoře. Směs spáleného paliva a pracovního vzduchu přenáší svou energii bez plamene na pracovní plyn obíhající vně spalovací komory a je dostatečně horká, aby zde zapálila pracovní plyn, který potom hoří odděleně od spalovací komory, jako v hlavním spalovacím prostoru tepelného zařízení dodatečného spalování. Rozvrstvení teploty v plamenci je významně sníženo, což zajišťuje lepší a dřívější oxidaci těkavých organických sloučenin. Na rozdíl od dosavadního stavu techniky se palivo spaluje výlučně ve spalovací komoře, což zajišťuje podstatné snížení vyvíjení ΝΟχ.The working gas flowing into the burner is forced to swirl using a vortex generator. This ensures a thorough mixing of the fuel and working gas and also results in a stable flame inside the combustion chamber. The fuel supplied to the burner at a constant rate enters the swirling gas at the bottom of the burner assembly and into the center of the swirling working gas. Preferably a gaseous fuel is used which contains no chemically bound nitrogen. The fuel is mixed with the working gas and the mixture of fuel and working gas flows into the combustion section of the burner where the eddy stream is recirculated. This recirculation ensures complete combustion of the fuel in the combustion chamber. The mixture of combusted fuel and working air transfers its energy without flame to the working gas circulating outside the combustion chamber and is hot enough to ignite the working gas, which then burns separately from the combustion chamber, as in the main combustion chamber of the afterburner. The temperature stratification in the flame tube is significantly reduced, ensuring better and earlier oxidation of volatile organic compounds. In contrast to the prior art, the fuel is burned exclusively in the combustion chamber, which ensures a significant reduction in ΝΟχ generation.
Část pracovního plynu protékající hořákem je možno řídit a nastavit například v závislosti na výkonu hořáku. V přednostním provedení se pracovní plyn vtékaj ící do vířivé směšovací komory řídí pohybem spalovací komory ve směru podélné osy. Tento postup nastaví úbytek tlaku v hořáku, který naopak řídí množství pracovního plynu vtékající do vířivé směšovacíThe part of the working gas flowing through the burner can be controlled and adjusted, for example, depending on the burner output. In a preferred embodiment, the working gas flowing into the swirl mixing chamber is controlled by moving the combustion chamber in the direction of the longitudinal axis. This procedure adjusts the pressure drop in the burner, which in turn controls the amount of working gas flowing into the swirl mixer
-5komory.-5chamber.
Přednostně alespoň část pracovního plynu přiváděného do vířivé směšovací komory vstupuje tangenciálně a potom je nasměrována axiálně v jejím směru. Tato kombinace axiálního a tangenciálního pohybu dává zvláště spolehlivé spalování při kolísavých tocích napájení.Preferably, at least a portion of the working gas supplied to the swirl mixing chamber enters tangentially and then is directed axially in its direction. This combination of axial and tangential movement gives particularly reliable combustion at fluctuating power flows.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l je nárys vířivé směšovací komory hořáku podle předloženého vynálezu, obr.lA je perspektivní pohled na vířivou směšovací komoru z obr.l, obr.2A je nárys vnitřního generátoru víru podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr.2B je nárys vnitřního generátoru víru podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr.2C je nárys vnitřního generátoru víru podle dalčího provedení předloženého vynálezu, obr.2D je nárys vnitřního generátoru víru podle dalšího provedení předloženého vynálezu, obr.3A je nárys sestavy kulaté trysky a ventilu podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr.3B je nárys sestavy kulaté trysky a ventilu podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr.4A je nárys sestavy obdélníkové trysky a ventilu podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr.4B je nárys sestavy obdélníkové trysky a ventilu podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr.5A je bokorys spalovací komory podle předloženého vynálezu, obr.5B je nárys spalovací komory podle předloženého vynálezu, obr.6 je schéma hořáku instalovaného v oxidačním zařízení podle předloženého vynálezu, obr.7 je bokorys přívodní trubky podle předloženého vynálezu, obr.8 je nárys přívodní trubky z obr.7 a obr.9 je schéma sestavy hořáku podle předloženého vynálezu.The invention is illustrated in the drawings, wherein Fig. 1 is a front view of the swirl mixing chamber of the burner of the present invention. Fig. 1A is a perspective view of the swirl mixing chamber of Fig. 1; Fig. 2A is an elevational view of an internal vortex generator according to one embodiment of the present invention; Fig. 2B is an elevational view of an internal vortex generator according to another embodiment of the present invention; Fig. 2C is an elevational view of an internal vortex generator according to another embodiment of the present invention; Fig. 3B is an elevational view of a round nozzle and valve assembly according to another embodiment of the present invention; Fig. 4A is an elevational view of a rectangular nozzle and valve assembly according to one embodiment of the present invention; another embodiment p Fig. 5A is a side view of a combustion chamber according to the present invention; Fig. 5B is a front view of a combustion chamber according to the present invention; Fig. 6 is a diagram of a burner installed in an oxidation device according to the present invention; Fig. 8 is a front view of the lance of Fig. 7; and Fig. 9 is a diagram of the burner assembly of the present invention.
Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
V obr.6 je znázorněno schéma hořáku i umístěného jako část zařízení 100 pro dodatečné spalování pracovního plynu.6, there is shown a diagram of a burner 1 positioned as part of a post-combustion apparatus for working gas.
Zařízení 100 má vnější stranu 101. ve které je vytvořen otvorThe device 100 has an outer side 101 in which an opening is formed
-6102 pro uložení hořáku i, jakož i přívodní otvory 103.104 pro pracovní plyn a odváděči otvory 105.106 pro spaliny. Rovnoběžně s vnější stranou 101 jsou uspořádány napájecí kanály 107.108 pracovního plynu vtékajícího přívodními otvory 103.104. který potom proudí spalovací komorou 50 do plamence 109 spojeného se zařízením 100.-6102 for receiving the burner 1, as well as the inlet openings 103.104 for the working gas and the outlet openings 105.106 for the flue gas. Arranged parallel to the outside 101 are working gas supply channels 107,108 flowing through the inlet openings 103.104. which then flows through the combustion chamber 50 into a flame tube 109 connected to the device 100.
Pracovní plyn proudí z jednoho výtoku studené strany nějakého neznázorněného výměníku tepla do napájecích kanálů 107.108. Část pracovního plynu označená šipkami 110.111 proudí otvory 12 do vířivé směšovací komory 10 a zásobuje hořák i kyslíkem pro spalování paliva. Pracovní plyn, který není veden do hořáku i, proudí podél vnějšího povrchu spalovací komory 50. To působí výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a přebytkem pracovního plynu, což má za následek ochlazování spalovací komory 50.. Vnější povrch spalovací komory 50 může být opatřen chladicími žebry pro zvýšení výměny tepla.The working gas flows from one cold side outlet of a heat exchanger (not shown) to the feed channels 107.108. The portion of the working gas indicated by the arrows 110.111 flows through the openings 12 into the swirl mixing chamber 10 and supplies the burner with oxygen for fuel combustion. Working gas, which is not led to the burner 1, flows along the outer surface of the combustion chamber 50. This causes heat exchange between the combustion chamber 50 and the excess working gas, resulting in cooling of the combustion chamber 50. The outer surface of the combustion chamber 50 may be provided with cooling. fins for increased heat exchange.
Vířivé produkty spalování vytékají otvorem 55 hořáku i bez styku s plamenem a jsou směšovány s pracovním plynem vtékajícím otvorem 112 do plamence 109. Směs 113 spalin a pracovního plynu proudí ve víru po délce plamence 109. což snižuje teplotní gradient v jeho vnitřku a umožňuje lepší a rychlejší oxidaci těkavých organických látek obsažených v pracovním plynu.The vortex combustion products flow out of the burner orifice 55 without contact with the flame and are mixed with the working gas flowing through the orifice 112 into the flame tube 109. A mixture of flue gas and process gas flows in the vortex along the flame tube 109. faster oxidation of volatile organic compounds contained in the working gas.
Když spaliny opustily plamenec 109. vtékají do hlavního spalovacího prostoru 114 zařízení 100. ve kterém probíhá dodatečné spalování. Výfukové plyny mohou opustit zařízení 100 odváděcími otvory 105.106 vestavěnými do hlavního spalovacího prostoru 114.When the flue gas has left the flame tube 109, it flows into the main combustion chamber 114 of the post-combustion plant 100. The exhaust gases may leave the apparatus 100 through the exhaust openings 105, 106 built into the main combustion chamber 114.
Hořák i obsahuje vířivou směšovací komoru 10., spalovací komoru 50 umístěnou bezprostředně za a spojenou s vířivou směšovací komorou 10 . a nosnou sestavu 60., na které je vířivá směšovací komora 10 upevněna šrouby 61 nebo jinými prostředky. Nosná sestava 60 také obsahuje přívodní trubku 63 paliva, UV snímač 66 plamene a zapalovací ústrojí 67. Pohyb hořáku 1 ve směru podélné osy je řízen polohovacím motorem 64.The burner 1 comprises a swirl mixing chamber 10, a combustion chamber 50 located immediately downstream and connected to the swirl mixing chamber 10. and a support assembly 60 to which the swirl mixing chamber 10 is secured by screws 61 or other means. The support assembly 60 also includes a fuel feed tube 63, a UV flame sensor 66, and an igniter 67. The movement of the burner 1 in the direction of the longitudinal axis is controlled by a positioning motor 64.
-Ί Podél podélné osy hořáku i je v jeho vnitřku uspořádána přívodní trubka 63, kterou se palivo, například zemní plyn, přivádí do vířivé směšovací komory 10. Otvory 12, kterými část pracovního plynu proudí do vířivé směšovací komory 10. jsou umístěny po jejím obvodu.A lance 63 is disposed along the longitudinal axis of the burner 1 through which fuel, such as natural gas, is supplied to the swirl mixing chamber 10. The openings 12 through which a portion of the working gas flows into the swirl mixing chamber 10 are disposed along its periphery. .
Směšování pracovního plynu a paliva je kritické vzhledem k výkonu hořáku na surový plyn podle předloženého vynálezu. Pro zajištění účinného spalování paliva v hořáku 1 při dosažení nízkých emisí ΝΟχ a CO je použita vířivá směšovací komora 10 znázorněná v obr.l a IA, která využívá radiální a tangenciální techniky víření k dosažení stabilního směšovacího pásma v širokém rozmezí toku pracovního plynu. Vířivý pohyb směsi také vyvíjí stabilní plamen ve spalovací komoře 50. Vířivá směšovací komora 10 má tři součásti. Vtokový válec 11. viz obr.lA, vymezuje vnější okraj hořáku i. Několik otvorů 12 ve vtokovém válci 11 umožňuje vtok pracovního plynu do hořáku 1. Velikost a počet otvorů 12 řídí víření pracovního plynu. Otvory 12 mají přednostně tvar obdélníka nebo čtverce s celkovou otevřenou plochou takovou, aby vtoková rychlost pracovního plynu byla od 20 do 80 m.s-^.The mixing of the working gas and the fuel is critical to the power of the raw gas burner of the present invention. In order to ensure efficient combustion of the fuel in the burner 1 at low emission ΝΟχ and CO emissions, the swirl mixing chamber 10 shown in Fig. 1a IA is used, utilizing radial and tangential swirling techniques to achieve a stable mixing zone over a wide working gas flow range. The swirling movement of the mixture also produces a stable flame in the combustion chamber 50. The swirl mixing chamber 10 has three components. The inlet cylinder 11 (FIG. 1A) defines the outer edge of the burner 1. Several openings 12 in the inlet cylinder 11 allow the working gas to enter the burner 1. The size and number of the openings 12 control the swirl of the working gas. The openings 12 preferably have the shape of a rectangle or square with a total open area such that the inlet velocity of the working gas is from 20 to 80 ms -4 .
Počet otvorů 12 je různý, typicky je 2 až 10. Jsou znázorněnny tři otvory 12 rozmístěné po 120θ. Uvnitř vtokového válce 11 je u každého otvoru 12 umístěn vodič 13 toku. Každý vodič 13 toku má tvar zakřiveného klínu a je upevněn souběžně se dnem 14 a má stejnou výšku jako otvor 12. Každý vodič 13 toku směruje vtékající tok, aby zaváděl víření do pracovního plynu.The number of holes 12 varies, typically from 2 to 10. Three holes 12 spaced 120 ° apart are shown. Inside the inlet cylinder 11, a flow conductor 13 is provided at each opening 12. Each flow conductor 13 has the shape of a curved wedge and is fixed parallel to the bottom 14 and has the same height as the opening 12. Each flow conductor 13 directs the flow flow to introduce swirl into the working gas.
Dno 14 vířivé směšovací komory 10 je tvořeno plochou deskou, která uzavírá jeden konec vtokového válce 11. Dno 14 slouží k umístění a upevnění vnitřního generátoru 20 víru, palivové trysky a upevnění hořáku i na izolační vložku. Dno 14 má u svého středu otvor 16 pro uložení přívodní trubky 63.The bottom 14 of the vortex mixing chamber 10 is formed by a flat plate that closes one end of the inlet cylinder 11. The bottom 14 serves to locate and secure the inner vortex generator 20, the fuel nozzle and the burner mounting to the insulating insert. The bottom 14 has an opening 16 at its center for receiving the lance 63.
Vnitřní generátor 20 víru má několik zakřivených lopatekThe inner vortex generator 20 has a plurality of curved vanes
15. lícujících s povrchem a připevněných ke dnu 14. Vnější průměr generátoru 20 víru je přednostně 1/3 až 1/4 průměru15. Aligning to the surface and attached to the bottom 14. The outer diameter of the vortex generator 20 is preferably 1/3 to 1/4 of the diameter.
-8vtokového válce 11. Počet lopatek 15 obvykle odpovídá počtu otvorů 12 ve vtokovém válci 11. ačkoliv v rámci vynálezu může být použit i jiný počet. Počet, sklon a tvar lopatek 15 určuje intenzitu víření. Vhodné příklady jsou znázorněny v obr. 2A, 2B, 2C a 2D.The number of blades 15 usually corresponds to the number of holes 12 in the inlet cylinder 11, although a different number may be used in the present invention. The number, inclination and shape of the vanes 15 determine the intensity of the swirl. Suitable examples are shown in Figures 2A, 2B, 2C and 2D.
V obr.2A jsou znázorněny tři lopatky 150. z nichž každá vyčnívá z válcové střední části trubky 151. Lopatky 150 mají tvar půlkružnice a mají na konci nejvzdálenějším od válcové střední části trubky 151 koncovou přírubu 152. Lopatky 150 jsou rozmístěny po 120θ a mají všechny stejnou výšku.Fig. 2A shows three vanes 150, each extending from the cylindrical central portion of the tube 151. The vanes 150 are semicircular in shape and have an end flange 152. at the end furthest from the cylindrical central portion of the tube 151. same height.
0br.2B znázorňuje jiné provedení, kde lopatky 150 * vystupují ve spirále ze střední válcové části trubky 151. Lopatky 150' jsou připevněny k válcové střední části trubky 151 tak, že imaginární spojovací čára z vnějšího konce 152* ke vnitřnímu konci 153 * prochází středem generátoru 20 víru. Lopatky tvoří polokruhový oblouk a mají stejnou výšku. Generátor 20 víru tohoto provedení má pouze poloviční délku generátoru 20 víru z obr.2A.2B shows another embodiment where the blades 150 * extend in a spiral from the central cylindrical portion of the pipe 151. The blades 150 'are attached to the cylindrical central portion of the pipe 151 such that an imaginary connection line from the outer end 152 * to the inner end 153 * passes through the center a vortex generator 20. The blades form a semicircular arc and have the same height. The vortex generator 20 of this embodiment has only half the length of the vortex generator 20 of Fig. 2A.
0br.2C znázorňuje další provedení podobné provedení z obr. 2B, avšak osové délky lopatek 150 jsou modifikovány, takže lopatky rozvinuté do roviny mají tvar lichoběžníka.2C shows another embodiment similar to that of FIG. 2B, but the axial lengths of the vanes 150 are modified such that the vanes deployed in the plane are trapezoidal.
0br.2D znázorňuje další provedení, opět podobné obr.2B. Není zde však použita žádná střední trubka, lopatky jsou prostě připevněny ke dnu 14 a rozvinuté do roviny mají v podstatě tvar trojúhelníka.2D shows another embodiment, again similar to FIG. 2B. However, no central tube is used, the blades are simply attached to the bottom 14 and unfolded in a plane are substantially triangular in shape.
Pracovní plyn vstupuje u dna hořáku i otvory 12 ve vtokovém válci 11 a sleduje vodiče 13 toku k vytváření víru. Určitá část pracovního plynu se dotýká vnitřních lopatek 15. což vytváří silnější radiální víření ve středu víru.The working gas enters at the bottom of the burner also holes 12 in the inlet cylinder 11 and follows the flow conductors 13 to create a vortex. Some of the working gas touches the inner blades 15, creating a stronger radial swirl in the center of the swirl.
Uspořádání otvorů 12, vodičů 13 toku, lopatek 15. a středního otvoru 16 pro přívodní trubku 63 umožňuje směšování určité části pracovního plynu s palivem jakož i vytváření víru, který má tangenciální i axiální složku. Toto uspořádání má za následek stabilní směšovací pásmo v širokém standardním rozsahu nastavení procesu. Palivo se přidává do hořá-9ku 1 u středního otvoru 16 přívodní trubkou 63. Přednostně užívaná paliva jsou taková, která neobsahují chemicky vázaný dusík, jako je zemní plyn, butan, propan atd., přičemž zemní plyn je zvláště výhodný s ohledem na jeho nízkou kalometrickou teplotu plamene. Intenzitu a umístění středního víru pracovního plynu určuje žádaná rychlost paliva a umístění trysky. Palivo by mělo být přidáváno do vířivé sněšovací komory 10 stálou rychlostí, aby se snížila emise ΝΟχ z hořáku 1. Malé rychlosti toku plynu mají za následek chudou směs paliva a pracovního plynu a tedy i vysoké hladiny ΝΟχ. Vysoké rychlosti plynu také způsobuj í nedostatečné směšování a vysoké hladiny ΝΟχ. Přednostně jsou rychlosti toku plynu v rozsahu od 50 do 150 m.s-^. Množstbví paliva vtékajícího do hořáku 1 je určeno sestavou hořáku 1 a vhodným ovladačem a ústrojím řízení teploty. Množství paliva se zvyšuje a snižuje podle požadavku na řízení nastavené teploty.The arrangement of the openings 12, the flow conductors 13, the vanes 15 and the central opening 16 for the lance 63 allows the mixing of a certain part of the working gas with the fuel as well as creating a vortex having both tangential and axial components. This arrangement results in a stable mixing zone over a wide standard process setting range. The fuel is added to the burner 1 at the central aperture 16 through the lance 63. Preferred fuels are those which do not contain chemically bonded nitrogen such as natural gas, butane, propane, etc., with natural gas being particularly preferred due to its low calometric flame temperature. The intensity and location of the medium vortex of the working gas is determined by the desired fuel velocity and nozzle location. Fuel should be added to the swirling snow chamber 10 at a constant rate to reduce ΝΟχ emissions from burner 1. Low gas flow rates result in a lean fuel / working gas mixture and hence high ΝΟχ levels. High gas velocities also cause insufficient mixing and high ΝΟχ levels. Preferably the gas flow rate in the range from 50 to 150 ms - ^. The amount of fuel flowing into the burner 1 is determined by the burner assembly 1 and a suitable controller and temperature control device. The amount of fuel increases and decreases as required to control the set temperature.
Palivo a pracovní plyn se začínají směšovat když proniknou axiálně směšovací komorou 10 a vstoupí do spalovací komory 50.. Vzhledem k charakteristikám toku uvnitř spalovací komory 50 směs paliva a pracovního plynu zůstává nedotčena až do úplného spálení ve spalovací komoře .50, takže z hořáku i jsou emitovány pouze spaliny.Fuel and working gas begin to mix as they penetrate axially through mixing chamber 10 and enter combustion chamber 50. Because of the flow characteristics within combustion chamber 50, the fuel and working gas mixture remains intact until completely combusted in combustion chamber 50, so from burner 1. only flue gases are emitted.
V obr.7 a 8 je znázorněno přednostní provedení přívodní trubky 63. Přívodní trubka 63 zahrnuje vnější trubku 70, ve které jsou umístěny napájecí trubka 71 paliva, například zemního plynu, uspořádání výtokové trysky 72, detektor 73 plamene a řídicí světlo 74. U jednoho konce vnější trubky 70 má napájecí trubka 71 paliva vtok 75 tvaru příruby, kterým se přivádí palivo do trubky 71. Pro připojení přívodní trubky 63 k nosné sestavě 60 hořáku 1. má vnější trubka 70 kotoučovítou přírubu 76.. Detektor 73 plamene, přednostně čidlo ultrafialového záření, umožňuje pozorování řídicího světla 74 i pracovního plamene.7 and 8, a preferred embodiment of the lance 63 is shown. The lance 63 includes an outer tube 70 in which a fuel feed tube 71, such as natural gas, an outlet nozzle arrangement 72, a flame detector 73, and a control light 74 are disposed. the end of the outer tube 70 has a fuel feed tube 71 with a flange-shaped inlet 75 through which fuel is supplied to the tube 71. To connect the lance 63 to the torch support assembly 60, the outer tube 70 has a disc-like flange 76. radiation allows observation of the pilot light 74 and the working flame.
Rychlost vtoku paliva do sestavy hořáku 1 je významná pro výkon Ν0χ a poměr vysokého hoření ku nízkému hoření (kte-10ré je rovné 1) hořáku 1 a dosahuje se nastavitelnou sestavou trysek. Poměr až 60:1 může být dosažen s hořákem podle předloženého vynálezu. Nízká rychlost paliva může mít za následek špatné směšování pracovního plynu a paliva a/nebo výstup plamene. Vysoká rychlost paliva vytlačí palivo mimo bod směšování, což má za následek vysoké emise ΝΟχ a zhášení plamene. Obr.3A a 3B znázorňují kulaté provedení plynové trysky určené k řízení rychlosti paliva a obr.4A a 4B znázorňují obdélníková provedení. Řady otvorů trysky v pořadí zajistí přiléhavou aproximaaci ke stálé rychlosti v obr.3A a 3B. Tyto trysky mohou být všechny stejné velikosti nebo s rostoucím poměrem. Mohou být umístěny v přímém nebo polokruhovém vzoru, kterému se dává přednost s ohledem na uspořádání hořáku X a na vzor víru pracovního plynu. Alternativně mohou být místo otvorů trysek použity štěrbiny, jak je znázorněno v obr.3B a 4B. Kluzný ventil 33.33’ a 43,43’ je vhodný obrobený kus, který když se postupně pohybuje, otevírá palivové trysky nebo zvětšuje otevření štěrbiny. Postupné otevírání ventilu způsobuje stálou rychlost paliva. Postupné otevírání ventilu zajišťuje nastavení stálé rychlosti u hořáku 11. Pro polokruhové uspořádání je podle obr.3A a 3B použit otáčivý kus 33,33’ tvaru vačky. Lineární uspořádání je vytvořeno klouzáním ventilu 43.43’ přes zadní stranu trysek nebo štěrbiny, viz obr.4A,4B. Úplné uzavření ventilu je možné. Pohyb ventilu je řízen řídicím systémem, který je v praxi dobře znám.The fuel inflow rate to burner assembly 1 is significant for výkon0 χ power and the high to low burn ratio (equal to 1) of burner 1 and is achieved with an adjustable nozzle assembly. A ratio of up to 60: 1 can be achieved with the burner of the present invention. A low fuel velocity may result in poor mixing of process gas and fuel and / or flame exit. High fuel speed forces the fuel off the mixing point, resulting in high ΝΟχ emissions and flame extinguishing. Figures 3A and 3B illustrate a round design of a gas nozzle designed to control fuel speed, and Figures 4A and 4B illustrate rectangular embodiments. The rows of nozzle openings in turn provide a close approximation to the constant velocity in Figs. 3A and 3B. These nozzles may all be of the same size or with an increasing ratio. They may be placed in a straight or semi-circular pattern, which is preferred with respect to the arrangement of the burner X and the working gas swirl pattern. Alternatively, slots may be used in place of the nozzle orifices as shown in Figures 3B and 4B. The sliding valve 33.33 'and 43,43' is a suitable workpiece which, when moving in sequence, opens the fuel nozzles or increases the opening of the slot. The gradual opening of the valve causes a constant fuel speed. The gradual opening of the valve ensures a constant speed setting at the torch 11. For the semicircular arrangement, a cam-shaped rotary piece 33,33 'is used according to Figs. 3A and 3B. The linear arrangement is formed by sliding the valve 43.43 'over the back of the nozzles or slots, see Figures 4A, 4B. Complete closing of the valve is possible. The movement of the valve is controlled by a control system well known in the art.
Umístění sestavy trysky a ventilu je kritické pro odezvu hořáku. Kombinace ventilu a trysky je umístěna u konce přívodní trubky 63 ve směšovací komoře 10 a zajišťuje okamžitou odezvu na řídicí signály a účinně zamezuje parazitní kmitání hořáku 1.The location of the nozzle and valve assembly is critical to the torch response. The valve / nozzle combination is located at the end of the lance 63 in the mixing chamber 10 and provides immediate response to control signals and effectively prevents burner 1 from parasitic oscillation.
Podle obr.6 je spalovací komora 50 umístěna na výstupu vířivé směšovací komory 10 a vytváří uzavřený prostor pro spalování paliva. Spalování paliva v uzavřené komoře umožňuje řízení reakce. Omezení množství kyslíku a dusíku ve spalovací komoře 50 sníží emise ΝΟχ. Navíc úplné spalování ve spalovacíReferring to FIG. 6, the combustion chamber 50 is located at the exit of the vortex mixing chamber 10 and forms an enclosed space for combustion of fuel. Combustion of fuel in a closed chamber allows control of the reaction. Limiting the amount of oxygen and nitrogen in the combustion chamber 50 will reduce emiseχ emissions. Moreover, complete combustion in combustion
-11komoře 50 zamezuje styk plamene s pracovním plynem, čímž se také minimalizuje vyvíjení ΝΟχ. Spalovací komora 50 také působí jako prostředí výměny tepla umožňující určitý přenos tepla do procesu. Podle obr.5A a 5B spalovací komora 50 obsahuje dvě děrované desky 51,52 a válec 53. Výstupní děrovaná deska 52 má tvar plochého prstenu, jehož průměr odpovídá průměru válce 53. Ve výstupní děrované desce 52 je otvor 54 menší než průměr válce 53 . kterým mohou spaliny unikat ze spalovací komory 50.. Vytvořením omezeného otvoru 54 u konce spalovací komory 50 se dosáhne přídavné stability plamene. Vstupní děrovaná deska 51 má také tvar plochého prstenu a má centrálně umístěný otvor 55. jehož průměr odpovídá průměru otvoru 54 ve výstupní děrované desce 52. Přednostně odpovídá průměr otvorů 54 a 55 průměru vtokového válce 11 vířivé směšovací komory 10.. Vnější průměr vstupní děrované desky 51 je větší než průměr válcového pouzdra vířivé směšovací komory 10. Vstupní děrovaná deska 51 a výstupní děrovaná deska 52 vyvíjejí vysoké smykové napětí ve vstupních a výstupních vířivých tocích. Tato smyková napětí zajišťují dynamickou rovnováhu, která udržuje plamen uvnitř spalovací komory 50, vířivý tok uvnitř spalovací komory 50 a pásma recirkulace Vytvářené o§ tvory zajišťují úplné spalování paliva a ze spalovací komory 50 vystupují pouze spaliny. Mezi vířivou směšovací komrou 10. a spalovací komorou 50 je vytvořena náhlá změna průměru, která způsobuje recirkulaci horkých spalin, což má za následek stabilitu plamene. Přednostně je průměr spalovací komory 50 rovný asi dvojnásobku průměru otvoru mezi vířivou směšovací komorou 10 a spalovací komorou 50. Klínovitá výztužná ramena 56 zpevňují konstrukci válce spalovací komory 50 a zlepšují výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a plynem proudícím kolem ní. Na vnější straně spalovací komory 50 mohou také být uložena neznázorněná chladicí žebra pro další zlepšení výměny tepla.-11 chamber 50 prevents flame from coming into contact with the working gas, thus also minimizing ΝΟχ. The combustion chamber 50 also acts as a heat exchange environment allowing some heat transfer to the process. Referring to Figures 5A and 5B, the combustion chamber 50 comprises two perforated plates 51, 52 and a cylinder 53. The exit perforated plate 52 has a flat ring shape having a diameter corresponding to the diameter of the cylinder 53. In the exit perforated plate 52, the opening 54 is smaller than the diameter of the cylinder 53. By providing a restricted opening 54 at the end of the combustion chamber 50, additional flame stability is achieved. The inlet aperture plate 51 also has a flat ring shape and has a centrally located aperture 55 whose diameter corresponds to the diameter of the aperture 54 in the apertured aperture plate 52. Preferably, the apertures 54 and 55 correspond to the diameter of the inlet cylinder 11 of the swirl mixing chamber 10. 51 is larger than the diameter of the cylindrical housing of the swirl mixing chamber 10. The inlet aperture plate 51 and the outlet aperture plate 52 exert a high shear stress in the inlet and outlet vortex flows. These shear stresses provide a dynamic equilibrium that maintains the flame within the combustion chamber 50, the swirl flow within the combustion chamber 50, and the recirculation zones. The formed bores ensure complete combustion of the fuel and only the flue gas exits the combustion chamber. Between the swirl mixing chamber 10 and the combustion chamber 50, a sudden change in diameter is created which causes recirculation of the hot flue gas, resulting in flame stability. Preferably, the diameter of the combustion chamber 50 is about twice the diameter of the opening between the swirl mixing chamber 10 and the combustion chamber 50. The wedge reinforcing arms 56 strengthen the structure of the combustion chamber cylinder 50 and improve heat exchange between the combustion chamber 50 and the gas flowing therethrough. Cooling fins (not shown) may also be disposed on the outside of the combustion chamber 50 to further improve heat exchange.
Úbytek tlaku v sestavě hořáku X řídí množství pracovního plynu vstupujícího do hořáku X a určuje intenzitu vířivéhoThe pressure drop in the burner assembly X controls the amount of working gas entering the burner X and determines the vortex intensity
-12toku uvnitř hořáku 1. Přednostní způsob řízení tlaku spočívá v lineárním pohybu směšovací komory 10 a spalovací komory 50.The preferred method of controlling the pressure consists in the linear movement of the mixing chamber 10 and the combustion chamber 50.
Vlivem umístěni hořáku i v zařízení 100 dodatečného spalování podle obr.6 střídavý pohyb skříně spalovací komory 50 mění velikost otvoru u vtoku do plamence 109. což vytváří úbytek tlaku nutný pro správnou činnost hořáku X. Pohyb hořáku i může být řízen pro udržování stálého úbytku tlaku v hořáku 1 nebo může být programován pro zajištění zvláštní polohy hořáku X odpovídající rychlostem pracovního plynu a paliva.Due to the location of the burner in the afterburner 100 of FIG. 6, the alternate movement of the combustion chamber housing 50 changes the size of the orifice at the inlet to the flame tube 109, creating the pressure drop necessary for the burner X to operate properly. in the burner 1 or may be programmed to provide a special position of the burner X corresponding to the working gas and fuel speeds.
Pohyb hořáku i je přednostně lineární pohyb. Obr. 9 znázorňuje přednostní sestavu. Spalovací komora 50 a vířivá směšovací komora 10 jsou připojeny k přívodní trubce 63 přírubouThe movement of the torch 1 is preferably a linear movement. Giant. 9 illustrates a preferred assembly. The combustion chamber 50 and the vortex mixing chamber 10 are connected to the lance 63 by a flange
62. Tato sestava je uložena uvnitř izolační montážní skříně 60 na podélné ose 22 hořáku i. Horká ložisková sestava 64 a studená ložisková sestava 65 nesou pohyblivé součásti, to je přívodní trubku 63. směšovací komoru 10 a spalovací komoru 50. Střídavý pohyb hořáku X vzhledem ke skříni 60 je řízen umístěním lineárního ovládače spojeného s přívodní trubkou62. This assembly is housed within the insulating assembly box 60 on the longitudinal axis 22 of the torch i. The hot bearing assembly 64 and the cold bearing assembly 65 carry movable components, that is, the feed tube 63, the mixing chamber 10 and the combustion chamber 50. to the housing 60 is controlled by placing a linear actuator connected to the lance
63. Také jsou znázorněny UV snímač 66 plamene a zapalovací ústrojí 67.63. Also shown is a UV flame sensor 66 and an igniter 67.
Lineární poloha hořáku X je řízena monitorováním spotřeby paliva a rozdílu tlaku ve spalovací komoře 50. Měří se rozdíl tlaku před a za hořákem X snímáním tlaku v zařízení 100 dodatečného spalování, viz obr.6, před hořákem X v napájecím kanálu 108 a za hořákem X v plamenci 109. Potom se hořák X přemístí lineárně v závislosti na změřeném rozdílu tlaků. Protože průměr spalovací komory 50 je nepatrně menší, přednostně o 5 až 20 mm, nejvýhodněji o 10 mm, než je průměr bodu škrcení 115 plamence 109. střídavý pohyb hořáku X mění velikost otvoru mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109. Tím se řídí úbytek tlaku pracovního plynu proudícího za hořákem X a tedy se řídí množství pracovního plynu vstupující do hořáku χ. Tak například když je hořák X přemísťován směrem ke konci plamence 109. otvor mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109 se zmenšuje a úbytek tlaku pracovního plynu se zvět-13šuje. Optimální umístění hořáku 1 pro různé toky pracovního plynu a rychlosti hoření se budou měnit s použitím hořáku χ. Když je určena správná poloha hořáku i, může být použito programování počítače pro zajištění odpovídajících signálů do polohovacího ovladače pro řízení pohybu hořáku χ.The linear position of the burner X is controlled by monitoring fuel consumption and the pressure difference in the combustion chamber 50. The pressure difference before and after the burner X is measured by sensing the pressure in the afterburner 100, see Fig. 6, before the burner X in feed duct 108 and after burner X The burner X is then displaced linearly depending on the measured pressure difference. Since the diameter of the combustion chamber 50 is slightly smaller, preferably 5 to 20 mm, most preferably 10 mm, than the diameter of the throttle point 115 of the flame tube 109. the alternating movement of the burner X changes the size of the orifice between the combustion chamber 50 and flame tube 109. of the working gas flowing downstream of the burner X, and thus the amount of working gas entering the burner χ is controlled. For example, when the burner X is displaced towards the end of the flame tube 109, the opening between the combustion chamber 50 and the flame tube 109 decreases and the pressure drop of the working gas increases. The optimum positioning of the burner 1 for the various process gas flows and the burning rates will vary using the burner χ. When the correct position of the torch i is determined, computer programming can be used to provide corresponding signals to the positioner control to control the torch movement χ.
Ačkoliv lineární ovládání hořáku X je přednostní, je zřejmé, že mohou být použity i jiné prostředky pro změnu velikosti otvoru mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109 pro řízení toku pracovního plynu aniž by se vybočilo z rámce myšlenky vynálezu.Although linear control of the burner X is preferred, it will be appreciated that other means may be used to vary the size of the orifice between the combustion chamber 50 and the flame 109 to control the working gas flow without departing from the spirit of the invention.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/356,601 US5601789A (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Raw gas burner and process for burning oxygenic constituents in process gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ333195A3 true CZ333195A3 (en) | 1997-02-12 |
| CZ293521B6 CZ293521B6 (en) | 2004-05-12 |
Family
ID=23402137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19953331A CZ293521B6 (en) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Process for combusting volatile organic substances in a process gas and apparatus for making the same |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5601789A (en) |
| EP (1) | EP0717239B1 (en) |
| AT (1) | ATE199280T1 (en) |
| CZ (1) | CZ293521B6 (en) |
| DE (1) | DE69520136T2 (en) |
| HU (1) | HUT74544A (en) |
| PL (1) | PL311860A1 (en) |
| ZA (1) | ZA9510723B (en) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19808819A1 (en) * | 1998-03-03 | 1999-09-09 | Utec Luftreinigung & Waermerue | Combustion kiln for furnace exhaust gases containing organic matter |
| US6027335A (en) | 1999-02-03 | 2000-02-22 | Griffioen; Robert Howard | Pilot assembly |
| US6162048A (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-19 | Robert Howard Griffioen | Dual orifice pilot assembly |
| US6736635B1 (en) * | 1999-11-02 | 2004-05-18 | Ebara Corporation | Combustor for exhaust gas treatment |
| ATE368017T1 (en) * | 2000-03-14 | 2007-08-15 | James Hardie Int Finance Bv | FIBER CEMENT CONSTRUCTION MATERIALS WITH LOW DENSITY ADDITIVES |
| US6948929B2 (en) * | 2000-10-02 | 2005-09-27 | Ebara Corporation | Combustion type waste gas treatment system |
| US6651357B2 (en) * | 2001-01-12 | 2003-11-25 | Megtec Systems, Inc. | Web dryer with fully integrated regenerative heat source and control thereof |
| US6758150B2 (en) * | 2001-07-16 | 2004-07-06 | Energy Associates International, Llc | System and method for thermally reducing solid and liquid waste and for recovering waste heat |
| KR20050058478A (en) * | 2002-08-23 | 2005-06-16 | 제임스 하디 인터내셔널 파이낸스 비.브이. | Synthetic hollow microspheres |
| MXPA05003691A (en) | 2002-10-07 | 2005-11-17 | James Hardie Int Finance Bv | Durable medium-density fibre cement composite. |
| US20090146108A1 (en) * | 2003-08-25 | 2009-06-11 | Amlan Datta | Methods and Formulations for Producing Low Density Products |
| US20090156385A1 (en) * | 2003-10-29 | 2009-06-18 | Giang Biscan | Manufacture and use of engineered carbide and nitride composites |
| US7998571B2 (en) | 2004-07-09 | 2011-08-16 | James Hardie Technology Limited | Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same |
| FR2877714A1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-12 | Michel Foa | Air treating device for eliminating e.g. odor nuisance, has inlet for polluted air which is compressed in compression chamber and mixed with fuel to be naturally directed towards exhaust system for thermal oxidation across flame arresters |
| AU2006216407A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-31 | James Hardie Technology Limited | Alkali resistant glass compositions |
| SE0501840L (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-20 | Aga Ab | Procedure as well as for monitoring a burner |
| AU2006321786B2 (en) * | 2005-12-06 | 2012-05-10 | James Hardie Technology Limited | Engineered low-density heterogeneous microparticles and methods and formulations for producing the microparticles |
| AU2007236561B2 (en) | 2006-04-12 | 2012-12-20 | James Hardie Technology Limited | A surface sealed reinforced building element |
| US20070275335A1 (en) * | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Giang Biscan | Furnace for heating particles |
| US20080216817A1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Yungbluth Christian M | Charbroiler with Even Heat Distribution |
| US8784096B2 (en) * | 2009-09-29 | 2014-07-22 | Honeywell International Inc. | Low NOx indirect fire burner |
| US20120028201A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | General Electric Company | Subsurface heater |
| JP6756636B2 (en) * | 2017-02-16 | 2020-09-16 | パーパス株式会社 | Premixer, heat source device and hot water supply device |
| US11353211B2 (en) * | 2018-04-09 | 2022-06-07 | Gas Technology Institute | High turndown ratio gaseous fuel burner nozzle and control |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3549333A (en) * | 1968-07-23 | 1970-12-22 | Universal Oil Prod Co | Recuperative form of direct thermal incinerator |
| US3859786A (en) * | 1972-05-25 | 1975-01-14 | Ford Motor Co | Combustor |
| US3898040A (en) * | 1972-06-29 | 1975-08-05 | Universal Oil Prod Co | Recuperative form of thermal-catalytic incinerator |
| US3806322A (en) * | 1972-06-29 | 1974-04-23 | Universal Oil Prod Co | Recuperative form of catalytic-thermal incinerator |
| US3838975A (en) * | 1973-05-18 | 1974-10-01 | Universal Oil Prod Co | Thermal incinerator with heat recuperation |
| DE2352204B2 (en) * | 1973-10-18 | 1976-01-22 | Katec Katalytische Lufttechnik Betz & Co, 6461 Neuenhaßlau | COMBUSTION DEVICE FOR COMBUSTION OF NUMBERS IN EXHAUST GASES |
| US3852021A (en) * | 1973-11-05 | 1974-12-03 | Gen Motors Corp | Internal recirculation burner |
| CH589255A5 (en) * | 1974-05-14 | 1977-06-30 | Boehler Zenkner Stroemtech | After burner for gaseous effluent - produces flame of large surface area around which waste ducts concentrically and separates into fine streams |
| US3985494A (en) * | 1975-06-26 | 1976-10-12 | Howe-Baker Engineers, Inc. | Waste gas burner assembly |
| US4082495A (en) * | 1976-02-17 | 1978-04-04 | Denis Lefebvre | Flame retention head assembly |
| US4154567A (en) * | 1977-01-07 | 1979-05-15 | Continental Carbon Company | Method and apparatus for the combustion of waste gases |
| DE2729321C2 (en) * | 1977-06-29 | 1983-10-20 | Smit Ovens Nijmegen B.V., Nijmegen | Process for the combustion of liquid fuel and burner device for carrying out the process |
| SE439980B (en) * | 1978-06-02 | 1985-07-08 | United Stirling Ab & Co | METHOD AND DEVICE FOR REGULATING AIR / FUEL MIXTURE BY BURNER OF THE TYPE DESIGNED WITH AN EVAPORATOR TUBE |
| US4374637A (en) * | 1978-10-31 | 1983-02-22 | Zwick Energy Research Organization, Inc. | Burner construction |
| US4373896A (en) * | 1978-10-31 | 1983-02-15 | Zwick Eugene B | Burner construction |
| DE3043286C2 (en) * | 1980-04-14 | 1982-06-16 | Katec, Katalytische Lufttechnik Betz Gmbh & Co, 6467 Hasselroth | Combustion device for the combustion of contaminants in exhaust gases |
| US4365951A (en) * | 1980-06-13 | 1982-12-28 | Jan Alpkvist | Device for combustion of a volatile fuel with air |
| US4444735A (en) * | 1982-09-15 | 1984-04-24 | The Air Preheater Company, Inc. | Thermal oxidizer and method for operating same |
| DE3332070A1 (en) * | 1983-09-06 | 1985-03-28 | Wilhelm 8800 Ansbach Buschack | Automatic heating appliance and after-burning of exhaust gas |
| DE3532232A1 (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-19 | Katec Betz Gmbh & Co | DEVICE FOR BURNING OXIDISABLE COMPONENTS IN A CARRIER GAS |
| US5183646A (en) * | 1989-04-12 | 1993-02-02 | Custom Engineered Materials, Inc. | Incinerator for complete oxidation of impurities in a gas stream |
| ATE102327T1 (en) * | 1990-03-10 | 1994-03-15 | Krantz H Gmbh & Co | DEVICE FOR BURNING NOZZLE MATERIALS. |
| DE4226107A1 (en) * | 1992-08-07 | 1994-02-10 | Vits Maschinenbau Gmbh | Drying plant |
| DE9306924U1 (en) * | 1993-05-07 | 1993-12-16 | Grace Gmbh, 22844 Norderstedt | Device for burning oxidizable components in a carrier gas to be cleaned |
-
1994
- 1994-12-15 US US08/356,601 patent/US5601789A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-11-13 US US08/532,209 patent/US5676536A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-15 CZ CZ19953331A patent/CZ293521B6/en not_active IP Right Cessation
- 1995-12-15 EP EP95309142A patent/EP0717239B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-15 PL PL95311860A patent/PL311860A1/en unknown
- 1995-12-15 ZA ZA9510723A patent/ZA9510723B/en unknown
- 1995-12-15 DE DE69520136T patent/DE69520136T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-15 AT AT95309142T patent/ATE199280T1/en not_active IP Right Cessation
- 1995-12-15 HU HU9503617A patent/HUT74544A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE199280T1 (en) | 2001-03-15 |
| US5676536A (en) | 1997-10-14 |
| EP0717239A2 (en) | 1996-06-19 |
| DE69520136D1 (en) | 2001-03-29 |
| EP0717239A3 (en) | 1997-03-26 |
| ZA9510723B (en) | 1996-07-10 |
| HU9503617D0 (en) | 1996-03-28 |
| EP0717239B1 (en) | 2001-02-21 |
| PL311860A1 (en) | 1996-06-24 |
| HUT74544A (en) | 1997-01-28 |
| DE69520136T2 (en) | 2001-07-19 |
| CZ293521B6 (en) | 2004-05-12 |
| US5601789A (en) | 1997-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ333195A3 (en) | Process of burning volatile organic components in operating gas and apparatus for making the same | |
| US5609833A (en) | Process and apparatus for burning oxygenic constituents in process gas | |
| US4154567A (en) | Method and apparatus for the combustion of waste gases | |
| CA2574091C (en) | Stagnation point reverse flow combustor for a combustion system | |
| US4928481A (en) | Staged low NOx premix gas turbine combustor | |
| US7425127B2 (en) | Stagnation point reverse flow combustor | |
| KR910006234B1 (en) | Apparatus for coal combustion | |
| US5807094A (en) | Air premixed natural gas burner | |
| CA2016579A1 (en) | Combustion chamber of a gas turbine | |
| US5080577A (en) | Combustion method and apparatus for staged combustion within porous matrix elements | |
| US4728282A (en) | Method and apparatus for conducting a substantially isothermal combustion process in a combustor | |
| WO1989004438A1 (en) | Swirl combustion apparatus | |
| US5975887A (en) | Compact hi-spin gas burner assembly | |
| US5118283A (en) | Combustion installation | |
| JPH074616A (en) | Cyclone combustion | |
| WO2001075361A1 (en) | Low pollution emission burner | |
| US6145450A (en) | Burner assembly with air stabilizer vane | |
| PL184438B1 (en) | Method of controlling operation of the rsfc burner | |
| US6733278B1 (en) | Variable heat output burner assembly | |
| US3846066A (en) | Fuel burner apparatus | |
| JP2004053144A (en) | In-cylinder swirl combustor | |
| CA2107241A1 (en) | Apparatus and method for combustion within porous matrix elements | |
| Zinn et al. | Stagnation point reverse flow combustor for a combustion system | |
| SU1726904A1 (en) | Burner | |
| SU985572A1 (en) | Burner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20051215 |